서울대학교

물리천문학부 임지순 교수팀, 수소자동차 상용화 가능한 이상적 수소저장물질 발견

서울대 연구팀이 수소 자동차 상용화를 앞당기는 연구성과를 거뒀다

서울대 물리천문학부 임지순 교수 연구팀은 최근 슈퍼컴퓨터를 이용하여 수백가지 다양한 물질의 구조를 디자인(설계)해 보고 상온 상압 근처(고온 고압이 아닌 보통 조건)에서 수소자동차에 사용하기에 충분한 양의 수소를 저장할 수 있는 이상적인 물질 구조를 발견했다.

기본 아이디어는 폴리머(폴리아세틸렌, 폴리아닐린 등 플라스틱을 이루는 물질)를 뭉치지 않게 분산시키고 거기에 금속(티타늄) 원자들을 달아 다량의 수소가 금속에 붙어 안전하게 저장된다는 것이다. 제안된 구조를 합성할 경우 상온 상압 근처에서 예측되는 수소의 저장량은 2010년까지의 미국 에너지성 목표치를 25% 이상 초과하는 획기적인 것이다(7.6중량%, 63kg/m3).
이 연구 결과는 물리학 분야에서 세계 최고 권위의 학술지로 인정받는 피지컬 리뷰 레터(Physical Review Letters: 미국물리학회 발행) 2006년 8월 4일자에 게재되었다.

이번 연구성과를 바탕으로 청정에너지이며, 고갈 가능성이 없어 대체에너지로 관심을 받고 있는 수소에너지의 개발·상용화, 특히 수소자동차 상용화 가능성을 크게 앞당길 것으로 기대된다. 그리고 석유 등 화석연료 중심의 에너지 공급 체계에서 탈피하려는 전세계적 경쟁에서 유리한 위치를 확보하게 되었다.

수소자동차는 도요타, 지엠, 클라이슬러, BMW, 현대를 비롯한 전세계 여러 회사에서 경쟁적으로 개발하여 테스트 단계에 있다. 그러나 상용화에 있어 큰 걸림돌 중의 하나는 수소를 가스상태로 탱크에 고압축(350 내지 700기압)하여 저장할 경우 부피도 크고 폭발 위험성을 안고 있다는 것이다. 수소를 고체의 형태로 안전하게 저장할 수 있는 저장물질을 찾는 것은 학계와 산업계에서 수십년간 연구해온 큰 숙제 중의 하나였다.

이번 연구의 또 하나의 큰 의미는 원하는 성질을 갖는 새로운 물질구조를 컴퓨터 만으로 설계 할 수 있음을 증명했다는 것이다. 서울대에서는 새로운 수소저장 물질에 대해 국내외 특허를 이미 출원한 상태이다.

KISTI와 서울대의 슈퍼컴퓨터를 이용하여 디자인한 물질구조를 실제로 합성하고 그 저장량을 측정하기 위한 실험도 지금 진행 중에 있다. 이번 연구에는 박사과정 대학원생 이훈경 군이 핵심적인 아이디어를 내고 주도적인 역할을 담당하였다.

2006 . 8 . 4
서울대 자연과학대학 물리천문학부 / TEL. 880-6614